ол. 1. Принцип работы гэс. Схема генерация
 Скачать 1.85 Mb.
|
ГЭС Ответы на вопросы. 1. Принцип работы ГЭС. Схема генерация электроэнергии.( https://principraboty.ru/gidroelektrostancii-princip-raboty/#h2-8) Принцип работы ГЭС: Вода под напором поступает на лопасти турбины гидроэлектростанции, которая в свою очередь приводит в действие генераторы, вырабатывающие электричество Мощность ГЭС зависит от напора и количества воды, проходящей через гидроагрегаты. Коэффициент полезного действия (КПД) гидроэлектрических станций значительно выше тепловых и составляет порядка 85%. ( Разность между верхним и нижним уровнем (бьефом) называют напором). 2. Классификация ГЭС. 1) В зависимости от вырабатываемой мощности: - мощные – от 25 МВт и выше; - средние – до 25 МВт; - малые – до 5 МВт. 2) В зависимости от максимального использования напора воды: - высоконапорные – более 60м; - средненапорные – от 25 м; - низконапорные – от 3 до 25 м. 3)В зависимости от принципа использования природных ресурсов: - русловые; плотинные; приплотинные; - деривационные; - гидроаккумулирующие. - приливные - Волновые - подземные 3. Классификация ГЭС в зависимости от вырабатываемой мощности. Примеры.( http://www.cawater-info.net/bk/1-1-1-1-2.htm) Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности: мощные — вырабатывают от 25 МВТ средние — до 25 МВт ; малые гидроэлектростанции (ГЭС) — до 5 МВт. Мощность ГЭС напрямую зависит от напора воды, а также от КПД используемого генератора. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции Схема станционного узла деривационной ГЭС: 1 – напорный бассейн; 2 – сороудерживающие решетки; 3 – турбинный водовод; 4 – здание ГЭС; 5 – отводящий канал; Н – напор воды на станционном узле; УНБ – уровень нижнего бьефа. - гидроаккумулирующие электростанции. электроэнергию пускают в ход в моменты пиковых нагрузок. Строится 2 бассейна: нижний и верхний, сама станция около нижнего бассейна. Во время избыточных мощностей в системе электроснабжения агрегаты выполняют роль насосов, качая воду из ниж. Бассейна наверх. - Приливная – используют энергию приливов отливов «-» изменяющаяся мощность в течение суток «+» имеют возобновляемый источник энергии, не производит отходов - подземные – построенная путем выемки основных компонентов (машинного зала, загона и хвостохранилищ) из горных пород. Учитывается рельеф или геология вокруг плотины, поскольку ущелья или крутые долины могут не вместить наземную электростанцию. Электростанция в скальных породах может быть дешевле в строительстве, чем наземная электростанция на рыхлом грунте. Волновая электростанция (ВЭС) — электростанция , расположенная в водной среде, целью которой является получение электроэнергии из кинетической энергии волн https://theslide.ru/uncategorized/sostav-i-naznachenie-osnovnyh-sooruzheniy-ges 6. Класс сооружений 1 класс (зависящие от высоты и грунта основаия) 2 класс (от назначения и условий эксплуатации) 3 класс (в зависимости от напора) 4 класс (в зависимости от последствий возможных гидродинамических аварий) 7. Современное состояние и основные собственники ГЭС. По состоянию на 2010 год в России существует 14 гидроэлектростанций мощностью более 1000 мегаватт и более сотни крупных гидроэлектростанций. Степень износа ГЭС достигает 80% (90%). Общая установленная мощность гидроагрегатов на ГЭС в России составляет примерно 45 млн кВт (5 место в мире) При этом по экономическому потенциалу гидроэнергоресурсов Россия занимает второе место в мире (порядка 852 млрд кВт*ч, после Китая) Организации наблюдающие и контролирующие безопасность ГЭС – ГОСНАДЗОР ( за исключением судоходных и портовых) А за судоходными и портовыми – РОСТРАНСНАДЗОР По экологическму и технологическому – РОМТЕХНАДЗОР Наименование Собственник Саяно-Шушенская ГЭС РусГидро Красноярская ГЭС ЕвроСибЭнерго Богучанская ГЭС РусГидро , Русский алюминий Нижнекамская ГЭС Татэнерго 8. Русгидро. Программа комплексной модернизации. Новые проекты. Программа комплексной модернизации - долгосрочная программа (с периодом реализации 2012-2020 гг с перспективой до 2025 г) предписывающая техническое перевооружение генерирующих объектов РусГидро. 2021 год – 100 объектов возобновляемой энергетики Текущие проекты ПКМ • Реконструкция гидроагрегатов на Чебоксарской ГЭС (перевод рабочих колес турбин в поворотно-лопастной режим, замена статоров генераторов), Волжской, Воткинской, Нижегородской, Майнской и Рыбинской ГЭС (замена турбин и генераторов), Саратовской ГЭС (замена турбин). По результатам испытаний модернизированного оборудования будут приняты решения о повышении мощности гидроагрегатов и их перемаркировке. • Замена гидромеханического оборудования (затворов водосбросной плотины, сороудерживающих решеток) на Каскаде Верхневолжских ГЭС, Камской, Жигулевской ГЭС и др. • Реконструкция электротехнического оборудования (в том числе распределительных устройств) в большинстве филиалов компании, наиболее масштабные работы ведутся на станциях Каскада Кубанских ГЭС и Волжской ГЭС (внедрение КРУЭ), Новосибирской и Чиркейской ГЭС (реконструкция ОРУ). • Реконструкция бетона гидротехнических сооружений на Новосибирской, Нижегородской, Саратовской ГЭС . • Реконструкция Эзминской ГЭС, Сенгилеевской ГЭС и Кубанской ГАЭС с полной заменой всего устаревшего оборудования и ремонтом гидротехнических сооружений 9. Государственный надзор за ГЭС.Основные задачи. РОСТЕХНАДЗОР - Основные функции и задачи Управление государственного энергетического надзора (далее – Управление) является структурным подразделением центрального аппарата Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. Основными задачами Управления являются: - осуществление федерального государственного энергетического надзора; - организация и осуществление федерального государственного надзора в области безопасности гидротехнических сооружений (за исключением судоходных и портовых гидротехнических сооружений); - контроль и надзор за системой оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике; - организация контроля и надзора за соблюдением требований в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности. 10. Авария на Саяно-Шушенской ГЭС. Основные выводы и последствия. - промышленная техногенная катастрофа, произошедшая 17 августа 2009 года . В результате аварии погибло 75 человек, оборудованию и помещениям станции нанесён серьёзный ущерб. Работа станции по производству электроэнергии была приостановлена. Последствия аварии отразились на экологической обстановке акватории, прилегающей к ГЭС, на социальной и экономической сферах региона. В результате проведённого расследования Ростехнадзора непосредственной причиной аварии было названо разрушение шпилек крепления крышки турбины гидроагрегата , вызванное дополнительными динамическими нагрузками переменного характера, которому предшествовало образование и развитие усталостных повреждений узлов крепления, что привело к срыву крышки и затоплению машинного зала станции. 11. Современные состояния ГЭС России , новые проекты Гэс, реализованных в последние годы По мощности: 14 ГЭС свыше 1000 МВт 30 ГЭС от 100 до 1000 МВт 52 ГЭС от 10 до 100 МВт 93 ГЭС менее 10 МВт Организация, которая следит за безопасность. ГТС, называется госнадзор Последние проекты Название ГЭС Установлен ная мощность, МВт Годы ввода агрегато в Собственни к Рек а Регио н Источник и Кашхатау ГЭС 65,1 2010 РусГидро р. Черек Кабардино-Балкария Усть-Среднеканская ГЭС 570 2013— 2022 РусГидро р. Колыма Магаданская область Зарамагская ГЭС-1 346 2020 РусГидро р. Ардон Северная Осетия Нижне-Бурейская ГЭС 320 2017— 2019 РусГидро р. Бурея Амурская область Гоцатлинская ГЭС 100 2015 РусГидро р. Аварское Койсу Дагестан Светлинская ГЭС 277,5[B 1] 2004— 2008 АЛРОСА р. Вилюй Якутия Бурейская ГЭС 2 010 2003— 2007 РусГидро р. Бурея Амурская область Зарагижская ГЭС 30,6 2016 РусГидро р. Черек Кабардино-Балкария Толмачевская ГЭС-2 24,8 2011 КамГЭК р. Толмачева Камчатская область Верхнебалкарская ГЭС 10 2020 РусГидро р. Черек Балкарский Кабардино-Балкария Егорлыкская ГЭС-2 14,2 2010 РусГидро р. Егорлык Ставропольский край РусГидро – в 2021г. лидер зелёной энергетики в России, в группу входят 100 объектов возобновляемой энергетики. 68 ГЭС и ГАЭС, 23 солнечные и 6 ветровых электростанций. 12. Регулирование стока с помощью создания водохранилища. Главной целью создания водохранилищ является регулирование стока в интересах водоснабжения, ирригации(полив земли) , гидроэнергетики, водного транспорта и в целях борьбы с наводнениями. Для этого в водохранилищах аккумулируется сток в одни периоды года, сезона, месяца, недели, суток и отдается накопленная вода в другие периоды. Процесс аккумуляции стока называется наполнением водохранилища, а процесс отдачи накопленной воды – его сработкой. 13. Основные характеристики водохранилища(полный объём, полезный объём, площадь зеркала при НПУ, средний многолетний сток, объём годовой полезной водоотдачи, вид регулирования) https://portal.tpu.ru/SHARED/s/SAVICHEV/education/Tab2/Tab/UPHYDROPW. pdf#::text=Главной%20целью%20создания%20водохранилищ%20является,н акопленная%20вода%20в%20другие%20периоды (СТРАНИЦА 10) Объём или полный объём водохранилища — данная величина равна сумме мёртвого и полезного объёмов. Vполн=Vполезн+ Vумо − полный объем водохранилища, соответствующий НПУ Полезный объём водохранилища — это объем, который используется при регулиро-вании стока. Он находится между НПУ и уровнем мертвого объема (УМО). Мёртвый объём водохранилища — объём водоёма ниже отметки горизонта сработки водохранилища (УМО); для водохранилища (определяет параметры заиления, санитарные условия, минимальный напор и так далее). Площадь зеркала при нпу - площадь свободной поверхности воды в водохранилище при заданной отметке уровня в створе подпорного сооружения. Средний многолотений сток - количество воды, стекающее с водосбора за год (можно вычислить за сутки, декаду, месяц и т.п.). Объём годовой полезной водоотдачи - является гарантированная отдача водохранилища, под которой подразумевается минимальная среднесуточная, среднемесячная, среднесезонная или среднегодовая отдача, обеспечиваемая с заданной надежностью. В проектной практике в качестве гарантированной используется отдача либо средняя за всю межень, либо средняя за осенне- зимний период, либо среднегодовая. Вид регулирования – это перераспределение во времени поступающего в водохранилище естественного или бытового стока реки(Суточное, недельное, сезонное, многолетнее) Рис. 1. Основные элементы водохранилища и его водного режима 1 – меженный уровень воды до подпора; 2 – половодный (паводковый) уровень до подпора; 3 – НПУ; 4 − половодный (паводковый) уровень в условиях подпора 14. Характерные уровни воды в водохранилище. Расчетные случаи при назначении омтеток ФПУ и НПУ. (СП 58.13330.2019). Обоснование выбора отметок НПУ и УМО. https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293722/4293722888.pdf 1) НПУ − нормальный подпорный уровень(уровень до которого наполняют водохранилище и на который расчитыают основные сооружения, и который обеспечивает норм. Работу ГЭС); 2) ФПУ − форсированный подпорный уровень (уровень до которого допускается поднимать воду на краткий срок с одновременной работой водослива) ; 3) УМО − уровень мертвого объема (уровень ниже которого воду спускать не рекомендуется); 4) УНС (у ровень навигационной сработки) – это наинизший уровень воды, допускаемый в водохранилище в период навигации, при этом учитывается необходимость поддержания судоходных глубин. 5) Vполезн − полезный объем водохранилища; 6) VУМО − мертвый объем; 7) Vполн=Vполезн+ Vумо − полный объем водохранилища, соответствующий НПУ; 8) Vфорс – форсированный (резервный) объем; 9) Fнпу – площадь водной поверхности водохранилища при НПУ; Уровень, находящийся между УМО и НПУ, при котором речной флот может нормально функционировать, называется уровнем навигационной сработки (УНС). Под полезным объемом водохранилища понимается объем, непосредственно осуществляющий регулирование стока. Объём или полный объём водохранилища — данная величина равна сумме мёртвого и полезного объёмов. Vполн=Vполезн+ Vумо − полный объем водохранилища, соответствующий НПУ Полезный объём водохранилища— это объем, который используется при регулиро-вании стока. Он находится между НПУ и уровнем мертвого объема (УМО). Мёртвый объём водохранилища — объём водоёма ниже отметки горизонта сработки водохранилища (УМО); для водохранилища (определяет параметры заиления, санитарные условия, минимальный напор и так далее). Основной расчетный случай соответствует пропуску расхода воды, как правило, всеми водопропускными сооружениями гидроузла при уровне воды в верхнем бьефе на отметке НПУ. Исходя из этого случая, на основе техникоэкономического обоснования устанавливается общая длина водосливного фронта и удельные расходы воды на водосбросе и в нижнем бьефе. Поверочные расчеты должны проводиться в случаях: - пропуска расчетного максимального расхода воды при форсированном уровне верхнего бьефа; - внезапного полного открытия одного пролета плотины при закрытых остальных и нормальной работе гидроэлектростанции (с учетом требований п. 8.26 и п. 8.27 СП 58.13330.2012) Остальные случаи пропуска расходов воды следует предусматривать схемой маневрирования затворами плотины. При этом порядок и высоту открытия затворов следует назначать, исходя из необходимости получения в нижнем бьефе условий, которые не потребуют дополнительных мероприятий для защиты сооружений и прилегающих к ним участков русла по сравнению с расчетными случаями. 15. Характерные объёмы работы водохранилища. https://studopedia.su/10_94383_normativnie-urovni-i-sostavlyayushchie-ob-ema- vodohranilishch.html полный объём водохранилища — данная величина равна сумме мёртвого и полезного объёмов. Vполн=Vполезн+ Vумо − полный объем водохранилища, соответствующий НПУ Полезный объём водохранилища— это объем, который используется при |
(ГЭС).
4. Классификация ГЭС в зависимости от максимального использования
природных ресурсов.(
http://www.cawater-info.net/bk/1-1-1-1-2.htm)
Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:
- высоконапорные — более 60 м;
- средненапорные — от 25 м;
- низконапорные — от 3 до 25 м.
В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных — ковшовые и радиально- осевые турбины с металлическими спиральными камерами.
На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально- осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах. Принцип работы всех видов турбин схож — вода, находящаяся под давлением (напор воды) поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию.
Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды
5. Классификация ГЭС в зависимости от принципа использования
природных ресурсов. Примеры.(
http://www.cawater-info.net/bk/1-1-1-1-
2.htm)
- русловые и плотинные ГЭС. Напор воды в них создается посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей
Воспринимают полное давление воды с ВБ
- приплотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.
При высоких напорах воды здание устанавливают со стороны НБ
- деривационные гидроэлектростанции.
(
Деривация – отвод воды от русла реки по каналу или тоннелю.) Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС.
Деривационные ГЭС могут быть разного вида — безнапорные или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создается более высокая плотина, и создается водохранилище — такая схема еще называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимой концентрации воды.